ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...................................................................................................................7
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ..........10
1.1. Основные понятия и компоненты автоматизированных систем
управления технологическими процессами....................................................10
1.2. Классификация автоматизированных систем управления
технологическими процессами.........................................................................18
1.3. Обзор средств автоматизации для управления технологическими
процессами..........................................................................................................24
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ВАРКИ СЫРА
НА ОБОРУДОВАНИИ ФИРМЫ BERTSCH В АО «ДМИТРОВСКИЙ
МОЛОЧНЫЙ ЗАВОД».........................................................................................36
2.1 Основные направления деятельности предприятия и анализ
организационной структуры управления........................................................36
2.2 Характеристика технологических процессов изготовления сыра...........40
2.3 Классификация установок для производства сыра...................................42
2.3.1 Установка пастеризации молока..............................................................42
2.3.2 Установка для варки сыра........................................................................44
2.3.3 Установка прессования сырного зерна...................................................46
2.4. Анализ средств автоматизации управления технологическими
процессами варки сыра......................................................................................47
2.5. Оценка качества системы автоматического регулирования
технологического процесса варки сыра...........................................................54
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ
КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВАРКИ СЫРА В АО
«ДМИТРОВСКИЙ МОЛОЧНЫЙ ЗАВОД».......................................................60
5
3.1. Разработка технического задания на модернизацию
автоматизированной системы управления технологическими процессами
варки сыра...........................................................................................................60
3.2. Разработка схемы автоматизации с предложенным оборудованием.....69
3.3. Экономическая оценка эффективности предложенных рекомендаций 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................................................86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.............................................90
ПРИЛОЖЕНИЯ.....................................................................................................95
6
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность выбранной темы исследования заключается в том, что
автоматизация позволяет повысить производительность труда, ускорить
процесс выполнения сложных задач по управлению производственными
процессами, повысить точность и качество технологических процессов в
соответствии с текущим уровнем технологического процесса.
Применение автоматизированных систем управления
технологическими процессами в производстве позволяет увеличить объемы
выпуска продукции и повысить качество производства. Для работы
автоматизированных систем управления необходимо обеспечить
непрерывность технологических процессов и осуществлять комплексную
механизацию технологических процессов.
Автоматизированная система управления выполняет различные
функции, среди которых следует отметить функции телеметрии или
регистрации различных параметров, автоматического регулирования и
блокировки, динамического управления.
Одним из главных преимуществ АСУТП является сокращение
человеческого участия в регулировании технологического процесса,
минимизация затрат сырья, повышение качества готовой продукции и
улучшение различных характеристик технологических процессов
Современное развитие варки сыра предусматривает внедрение
автоматизированных систем управления технологическими процессами.
Внедрение автоматизированных систем позволяет обеспечить заданное
качество продукции, снизить затраты на труд и повысить эффективность
производства.
Автоматизации подлежат такие процессы как включение/выключение
насосов и мешалок, регулирование температуры в сыроизготовителе,
7
контроль верхнего и уровня заполнения молоком сыроизготовителя,
регулирования подачи компонентов сыра.
Следовательно, применение автоматизированных систем управления
технологическими процессами для варки сыра обосновывает выбор темы
выпускной квалификационной работы.
Предметом исследования являются автоматизированные системы
управления технологическими процессами. Объектом исследования является
АО «Дмитровский молочный завод».
Цель работы: выполнить анализ автоматизированной системы
управления технологическими процессами для варки сыра в АО
«Дмитровский молочный завод» и разработать рекомендации по ее
совершенствованию.
Задачи работы:
1) Рассмотреть основные понятия и компоненты автоматизированных
систем управления технологическими процессами.
2) Привести классификацию автоматизированных систем управления
технологическими процессами.
3) Выполнить обзор средств автоматизации для управления
технологическими процессами.
4) Выполнить анализ автоматизированной системы управления
технологическими процессами для варки сыра на оборудовании фирмы
Bertsch» в АО «Дмитровский молочный завод»
5) Разработать рекомендации по повышению качества
технологического процесса варки сыра АО «Дмитровский молочный завод»
и оценить их эффективность
Практической значимостью работы является то, что предложенная
автоматизированная система управления технологическими процессами для
варки сыра позволит повысить качество готовой продукции в АО
«Дмитровский молочный завод».
8
Вопросы совершенствования автоматизированных систем управления
технологическими процессами постоянно обсуждаются многими
отечественными и зарубежными специалистами, среди которых следует
отметить работы Акуловича Л. М., Болотина М. М., Виноградова В. М.,
Гирфановой Л. Р., Голова Р. С., Елизарова И. А. и других.
Выпускная квалификационная работа включает введение, три главы,
заключение и список использованной литературы.
В первой главе работы рассматриваются основные понятия и
компоненты автоматизированных систем управления технологическими
процессами, приводится классификация автоматизированных систем
управления технологическими процессами и выполняется обзор средств
автоматизации для управления технологическими процессами.
Во второй главе выполняется анализ автоматизированной системы
управления технологическими процессами варки сыра на оборудовании
фирмы Bertsch в АО «Дмитровский молочный завод», анализируются
технологические процессы варки сыра, средства автоматизации управления
технологическими процессами варки сыра, оценивается качество системы
автоматического регулирования.
В третьей главе производится разработка технического задания на
модернизацию автоматизированной системы управления технологическими
процессами варки сыра, разрабатывается схема автоматизации с
предложенным оборудованием, оценивается экономическая эффективность
предложенных мероприятий.
Выпускная квалификационная работа представлена на 94 страницах, из
которых 34 рисунка, 9 таблиц, 40 источников использованной литературы и 2
приложения.
9
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
1.1. Основные понятия и компоненты автоматизированных систем
управления технологическими процессами
Автоматизированная система управления технологическим процессом
представляет собой систему выполняющую сбор, обработку и представление
информации о текущем состоянии технологического объекта управления.
Технологический объект управления (объект автоматизации)
представлен в виде средств автоматизации и регулирующих приборов,
соответствующих регламентам осуществляемого на предприятии
технологического процесса [12, c.40].
К основным видам технологических объектов управления относятся:
- промышленные установки, агрегаты, станки, каждый из которых
осуществляет отдельный технологический процесс;
- участок, цех или производственный процесс, включающий цепочку
взаимосвязанного оборудования агрегатов или технологических процессов.
Можно сказать, что автоматизированная система управления
технологическим процессом выступает системой управления объекта
автоматизации, и ее функциями является сбор и обработка данных по
управлению объектом на основании регламентов и установленных
критериев.
Сбор и обработка информации в автоматизированной системе
управления технологическим процессом производится с помощью
первичных преобразователей, установленных на критических участках
технологического объекта.
Первичные преобразователи соединяются с контроллерами,
выполняющими обработку сигнала и предоставления результатов работы
технологического объекта обслуживающему персоналу.
10
Иерархическая структура автоматизированной системы управления
технологическим процессом приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Иерархическая структура автоматизированной системы
управления технологическим процессом
Как видно из рисунка 1, автоматизированная система управления
технологическими процессами включает в свой состав подсистемы,
представленные на 3 уровнях иерархии. На нижнем уровне
автоматизированной системы управления технологическими процессами
размещены первичные преобразователи, исполнительные механизмы,
контроллеры [20, c.108].
Контроллеры, выступающие промежуточным звеном между сетью
передачи данных, измерительными приборами и исполнительными
механизмами. В сети передачи данных установлены технологические
серверы, выполняющие обработку данных поступающих с контроллеров с
11
последующей передачей на уровень операторского управления
технологическим процессом или автоматизированные рабочие места
обслуживающего и управленческого персонала.
Критерии управления автоматизированной системой управления
устанавливается в соответствии с требованиями к качеству работы
технологического объекта и зависит от влияющих на него возмущающих и
управляющих воздействий.
Система управления технологическим процессом контролируют в
непрерывном режиме времени протекание технологических процессов,
формирует корректирующее воздействие для поддержки процесса в
установившемся состоянии [31, c.45].
Основным назначением автоматизированной системы управления
технологическим процессом является предоставление оперативной и
достоверной информации по работе объекта автоматизации.
В настоящее время автоматизированные системы управления
технологическими процессами применяются для управления отдельными
участками производства или контроля взаимосвязанных технологических
процессов. Они позволяют контролировать процессы выпуска продукции,
создания заготовок, обработки сырья и другие процессы, входящие в состав
определенного производства.
Автоматизированная система управления технологическими
процессами выполняет управляющие, информационные и вспомогательные
функции [26, c.25].
Управляющие функции выступают результатом обработки задающих
воздействий на объект автоматизации. В их состав входит стабилизация
отдельных параметров технологического процесса, программное логическое
управление преобразователями, установление оптимального режима
переходных процессов, адаптивное управление объектом автоматизации.
12
Информационные функции связаны со сбором, обработкой и
представлением информации о текущем состоянии технологического
процесса и её передачей обслуживающему персоналу.
Информационные функции автоматизированной системы управления
технологическим процессом приведены на рисунке 2.
Рисунок 2 – Информационные функции автоматизированной системы
управления технологическим процессом
Отличием между управляющими и информационными функциями
является их направленность на объект автоматизации или обслуживающий
персонал.
Вспомогательные функции относятся к системным функциям,
направленным на поддержку технологического процесса в заданных
пределах [21, c.38].
В целом, автоматизированная система управления технологическими
процессами выступает специализированной системы автоматического
регулирования, целью которой является стабилизация и поддержка на
заданном уровне технологического процесса.
13
Централизованное управление технологическими
параметрами
Централизованное управление технологическими
параметрами
Вычисления ошибки или рассогласования между
задающими и управляющими воздействиями
Вычисления ошибки или рассогласования между
задающими и управляющими воздействиями
Подготовка результирующей информации для
управления технологическим процессом
Подготовка результирующей информации для
управления технологическим процессом
Текущая оценка технологического процесса и его
прогнозирование
Текущая оценка технологического процесса и его
прогнозирование
Структурная схема автоматизированной системы управления
технологическими процессами приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Структурная схема автоматизированной системы управления
технологическими процессами
Как видно из рисунка 3, в состав системы автоматизированного
управления входит программно-технологический комплекс, включающий
контроллеры, автоматизированные рабочие места, а также резервные
средства контроля и управления. Через устройства связи с объектом
программно-технологический комплекс производится обработка сигналов
поступающих с первичных преобразователей (датчиков), исполнительных
механизмов, пускателей. Обслуживание программно-технологического
комплекса производит неоперативный и оперативный персонал,
14